Утилизация электрический батарей как бизнес
- Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
- Опубликовано 25.06.2016 15:25
- Автор: Abramova Olesya
Электрические батареи являются довольно дорогостоящими устройствами и имеют относительно короткий срок службы. Наблюдая за возрастающей ежегодной массой выбрасываемых батарей, логично предположить о перспективе перерабатывающего бизнеса. При объеме мирового рынка в $33 млрд в год, свинцово-кислотные аккумуляторные батареи являются наиболее распространенными, за ними следуют Li-ion с объемом рынка в $16,6 млрд, NiMh с $2 млрд и NiCd с $1 млрд. Объем рынка всех остальных электрохимических систем составляет около $1 млрд. В таблице 1 приведена стоимость 1 тонны материала для создания разных типов электрических батарей.
|
Тип активного вещества |
Стоимость 1 тонны |
Окупаемость вторичной переработки |
|
Литий-кобальт-оксид |
$25 000 |
Требуются дотации |
|
Литий-железо-фосфат |
$400 |
Требуются дотации |
|
Свинец |
$1500 |
Прибыль |
|
Никель |
$10 000-$17 000 |
Требуются дотации |
|
Кадмий |
$2 200 |
Требуются дотации |
Таблица 1: Стоимость тонны активного вещества разных типов электрических батарей. Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи являются наиболее выгодными в плане утилизации, порядка 70% от их веса составляет повторно используемый свинец.
Литий-ионные аккумуляторные батареи являются довольно дорогими в производстве из-за высокой стоимости материалов и сложных технологических процессов. Самый дорогой материал в большинстве Li-ion батареях – это кобальт [BU-310], твердый блестящий металл серого цвета, который также используется для изготовления магнитов и высокопрочных сплавов.
Зная о миллиардах выбрасываемых каждый год Li-ion батареях и учитывая высокую стоимость литий-кобальт-оксида, поневоле понимаешь, что переработка и получение ценных металлов должны иметь экономический смысл, но почему же тогда так мало компаний занимаются вторичной переработкой?
| Standard Range AGM | Deep Cycle Range AGM | Gellyte Range GEL |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 750 циклов |
| универсальная серия AGM | для глубоких разрядов AGM | универсальная серия GEL |
Причина этого становится понятной при более детальном изучении процесса переработки, который является очень сложным, а конечный выход полезных материалов довольно невелик. Извлеченного сырья едва хватает на оплату текущей деятельности, которая состоит из сбора, транспортировки, сортировки по типу электрохимической системы, измельчения, разделения на металлические и неметаллические материалы, нейтрализации вредных веществ, выплавки и очистки извлекаемых металлов.
Вторичная переработка свинцово-кислотных аккумуляторных батарей возникла вскоре после их массового появления в 1912 году, и основной причиной необходимости переработки стали отнюдь не проблемы защиты окружающей среды, а экономическая составляющая этой деятельности. Свинец может попасть в организм путем вдыхания или через ротовую полость при контакте с загрязненными руками. Работники предприятий и жители близлежащих районов наиболее подвержены отравлению свинцом. (Смотрите BU-703: Влияние электрохимических источников тока на здоровье человека).
Агентство по охране окружающей среды США (EPA, от англ. Environment Protection Agency) ввело строгие правила утилизации свинцово-кислотных батарей. Установки по переработке должны быть герметизированы а их дымоходы оснащены скрубберами. Для предотвращения загрязнений территория по периметру предприятия должна иметь специальные устройства, контролирующие уровень свинца. К тому же, законодательство в сфере переработки постоянно ужесточается и есть тенденция переноса мощностей в страны с более лояльными правилами. Даже Китай, лидер по производству свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, принял меры по защите окружающей среды, ужесточив свое нормы выброса вредных веществ.
Батареи на основе никеля также могут быть вторично переработаны для получения железа и никеля, которые используются в производстве нержавеющей стали. Никель-металл-гидридная электрохимическая система позволяет высвободить наибольшее количество никеля, что при существовании достаточного сбора вышедших из строя батарей делает переработку рентабельной. Низкий спрос на кадмий заметно уменьшил прибыльность от переработки никель-кадмиевых аккумуляторов. Хотя рынок литий-ионных батарей очень вырос, их переработка сопряжена с трудностями в получении ценных металлов. Это делает Li-ion менее привлекательными в плане утилизации, финансовая окупаемость которой напрямую зависит от субсидирования.
Высокая стоимость изготовления литий-ионных батарей заключается не столько в сырье, как это имеет место быть в случае с свинцово-кислотными и никель-металл-гидридными батареями, сколько в длительных процессах обработки и очистки сырья. Переработка же позволяет получить сырье, которое снова будет требовать дорогостоящей обработки. Часто бывает дешевле добыть металл из полезных ископаемых, чем извлекать его путем утилизации. Литий из переработанных батарей чаще всего используется уже в других сферах, например, для производства консистентных смазок, таких как всем известный WD-40. (Смотрите BU-308: Доступность лития).
Щелочные и марганцево-цинковые первичные батареи считаются считаются низкотоксичными и в их составе присутствует несколько ценных металлов. Разрабатываются программы их массовой утилизации, которые при должном обеспечении вышедшими из строя элементами питания смогут быть жизнеспособными.
| Marin GEL Range | Deep Cycle GEL Range | Solar GEL Range |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов |
| для электромоторов лодок и катеров | для глубоких циклических разрядов | для солнечных электростанций |
В таблице 2 приведено процентное содержание металлов перерабатываемых электрических батарей.
|
Fe (железо) |
Mn (Марганец) |
Ni (Никель) |
Zn (Цинк) |
Li (Литий) |
Cd (Кадмий) |
Co (Кобальт) |
Al (Алюминий) |
Pb (Свинец) |
|
|
Свинцово-кислотная |
65% |
||||||||
|
NiCd |
35% |
22% |
15% |
||||||
|
NiMH |
20% |
1% |
35% |
1% |
4% |
||||
|
Li-ion |
22% |
3% |
18% |
5% |
|||||
|
Щелочная |
24% |
22% |
15% |
Таблица 2: Процентное содержание металлов в электрических батареях. Содержание металла может меняться в зависимости от типа батареи. За исключением свинцово-кислотных, вторичная переработка остальных батарей требует субсидирования.
Итоги
Главными характеристиками при создании хорошей электрической батареи являются длительный срок службы, безопасность и доступная цена. Удобность вторичной переработки второстепенна, производители мало что делают для будущего извлечения ценных металлов. Сфера утилизации несравнима с огромной индустрией производства электрических батарей, и только переработка свинцово-кислотной электрохимической системы способна принести прибыль без государственного субсидирования.
Переработка батарей на основе никеля могла бы показывать прибыль в случае развитой системы логистики, но из литий-ионных и большинства других типов батарей невозможно извлечь достаточное для жизнеспособного бизнеса количество ценных металлов. Значительную часть стоимости современных электрических батарей формирует не столько сырье, как в случае со свинцово-кислотными, сколько его длительные процессы подготовки, очистки и обработки вплоть до микро- и наноуровней. Тем не менее, такие батареи все же содержат некоторое количество ценных металлов, которые могут быть повторно использованы.
Чтобы обеспечить утилизацию, ее стоимость может быть заложена в цене новой электрической батареи. Это делается даже не для будущего извлечения ценных металлов, а больше для предотвращения распространения токсичных отходов. Сочетание экологической и экономической выгоды является целью многих инновационных программ переработки, появление которых становится ответом на быстрое увеличение производства электрических батарей.
Интересным моментом является также анализ батарей во время предварительной сортировки. Возможно обнаружение некоторого количества отдельных батарей или элементов, емкость которых будет на уровне 80% от номинала или даже выше. Элементы и модули больших аккумуляторных систем могут быть проверены по отдельности и повторно собраны в новом комплекте. (Cмотрите BU-803: Можно ли восстановить аккумуляторную батарею?)
Последнее обновление 2016-04-02
| AGM Deep Cycle |
GEL Deep Cycle | Литиевые (LiFePO4) |
 |
 |
 |
| 10 лет / 400 циклов | 10 лет / 500 циклов | 20 лет / 2200 циклов |
| универсальное применение | для циклических разрядов | для частых глубоких разрядов |
